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燃煤电厂废气烟气处理设备设计方案

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-01-15 14:17
燃煤电厂废气烟气处理设备设计方案:
 
        1.工程概况  电厂主要以燃煤作为能量提供,煤炭在燃烧过程中排放出大量的废气,废气中含有较高浓度的SO2。该废气若不经处理直接排入大气,不仅会污染周围的环境,而且导致了极大的原物料消耗,同时对企业的形象也会造成一定的影响,为此,必须进行处理。工业废气处理,主要目的就是为了去除工业生产排放废气中的有毒有害物质及烟尘,使其处理后达标排放,减少大气污染。根据现场调查和研究分析,就废气中的SO2和粉尘治理和回收工艺制定可行性方案,以供企业和环保管理部门参考,为今后工程的正式实施提供准备。  

2.设计依据
        2.1 废气中所含污染物种类、浓度及温度  污染物种类:SO2、粉尘  污染物排放量:初始SO2浓度为6%,初始含尘浓度为6g/m3, 废气排放量为52000m3N/h 初始烟气温度:393K 烟气其余性质近似于空气。  
        2.2设计规模  废气处理量:52000m3N/h 备注:本方案按最大值设计。
        2.3设计范围  从车间排气管汇合后出口开始,经装臵入口至排风机出口之间,所有工艺设备、连接管道、管件、阀门、风机、电气装臵、自动控制设备等。  2.4处理后气体排放浓度  废气排放标准应执行GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的二级标准,具体见表1。
        2.5设计参考资料以及法规标准  《通风除尘技术》 《环保设备材料手册》 《建设项目环境保护管理条例》 中华人民共和国国务院令第253号1998 《除尘装臵系统及设备设计选用手册》    

        2.6控制系统
        气脱硫工艺  石灰石-石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术它的工作原理是:将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度后,结晶形成二水石膏经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩脱水,使其含水量小于10%,然后用输送机送至石膏贮仓堆放,脱硫后的烟气经过除雾器去雾滴,再经过换热器加热升温后,由烟囱排入大气由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触,吸收剂利用率很高,钙硫比低,脱硫效率可大于95%该工艺技术成熟,脱硫效率高,国内大型火力发电厂绝大部分采用此工艺进行脱硫。
        2.喷雾干燥法烟气脱硫工艺  喷雾干燥法是20世纪80年代迅速发展起来的一种湿—干法脱硫工艺。其脱硫过程是,SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收。同时温度较高的烟气干燥了液滴,形成干固体废物。干废物由带式除尘器或电除尘器捕集。喷雾干燥法是目前市场份额仅次于湿钙法的烟气脱硫技术,其设备和操作简单,可使用碳钢作为建筑材料,不存在由微量金属元素污染的废水。喷雾干燥器出口温度控制在较低但又在露点温度以上的安全温度。因此,不需要重新加热系统。
        3.干的固体废物减少了废物体积,另外,脱硫系统的烟气压力适中,吸收剂输送量小,因此,系统能耗较低,只是湿法工艺所需能好的1/2~1/3. 3.氧化镁湿法脱硫技术  氧化镁湿法脱硫的反应过程与氧化钙法相似,都是碱性金属氧化物与水反应生成氢氧化物,再与烟气中二氧化硫溶于水而生成的亚硫酸进行中和反应脱硫反应产物中的亚硫酸镁可以制取氧化镁,同时副产品二氧化硫制成硫酸,实现镁资源和硫资源的循环利用氧化镁湿法
脱硫工艺系统简单造价低;运行可靠无结垢;运行电费低;脱硫效率高;对烟气变化适应性好;副产品循环利用。
        4.海水脱硫工艺  海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法在脱硫吸收塔内,大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气,烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去,净化后的烟气经除雾器除雾经烟气换热器加热后排放吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后,经曝气池曝气处理,使其中的SO2被氧化成为稳定的SO2,并使海水的pH值与COD调整达到排放标准后排放大海海水脱硫工艺一般适用于靠海边扩散条件较好用海水作为冷却水燃用低硫煤的电厂。
         5.烟气循环流化床脱硫工艺  烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成该工艺一般采用干态的石灰粉作为吸收剂,也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂锅炉排出的烟气从吸收塔底部进入,吸收塔底部为一个文丘里装臵,烟气流经文丘里管后速度加快,并在此与很细的石灰粉末混合,形成流化床,在喷入均匀水雾降低烟温的条件下,吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出,进入再循环除尘器,被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔,由于固体颗粒反复循环达百次之多,故吸收剂利用率较高此工艺占地面积少,投资较省,尤其适合于老机组烟气脱硫。
 
        3.2.2除尘装臵的比较和选择  根据除尘机理,目前常用的除尘器可分为:机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器。
        1. 机械除尘器  机械除尘器通常指利用质量力(重力、惯性力和离心力等)的作用是颗粒物与气流分离的装臵,包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。
        2.湿式除尘技术  湿式除尘技术是含有悬浮尘粒的气体与水相接触,当气体冲到润湿的器壁时,尘粒被器壁所黏附,或者当气体与喷洒的液滴相遇时,液滴在尘粒质点上凝集,增大了质点的质量,从而使之降落,达到除 尘的目的。湿式除尘技术的优点:除尘效率比较高,可以处理湿度大、温度高或带黏性的粉尘及有爆炸危险的气体;投资少,结构简单,操作维修方便,占地小;除尘的同时能除去部分有害气体。缺点是:能 耗较大,需耗用水或其他液体;需进行废液和泥浆的处理;处理某些气体时对金属设备有腐蚀作用,需要做防腐处理;对拒水性和水硬性粉尘不能应用。湿式除尘技术主要应用于中小型机组。由于在除尘的 同时可以除去SO2等有害气体,因此多采用喷淋洗涤式,在喷淋液中加入脱硫剂,能取得很好的效果。
        3.静电除尘技术
        3.3系统工艺流程
        工艺流程说明:石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺采用廉价易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液,当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除,最终反应产物为石膏。吸收塔内的反应、传递也极为复杂,总的反应为: CaCO3+SO2+1/2O2+2H2O→CaSO4〃2H2O+CO2
 
        SO2吸收系统——填料塔  吸收塔是烟气脱硫系统的核心装臵,要求持液量大、气液相间的相对速度高、气液接触面积大、内部构件少、压力降小等特点。各种洗涤器的优缺点列于表3。一般来说,SO2脱除效率高的洗涤器,往往是操作可靠性差的。目前较常用的吸收塔有喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔和道尔塔四类。
 
 
        填料塔主要参数计算:  根据已知项目中的污染物排放量:初始SO2浓度为6%,废气排放量为52000m3N/h  初始烟气温度:393K  首先算出初始SO2质量浓度为(52000×6%×1000×64)/(22.4×52000)=171429mg/m3  根据表1GB16297-1996中SO2的二级排放标准中最高允许排放浓度为1200mg/m3,我们选取此项目处理后排放浓度为900mg/m3。
 
5.4主要设备表  主要设备见表5-3。


 
6.成本分析  见表7-1。

 
7.1环境效益  根据年生产300天、日工作24小时的生产能力估算,废气经处理后,每年可减少向大气环境排放有机物1944吨,环境效益显著。

        7.2经济效益  涂层企业中甲苯用量按360t/a计算,90%以上的甲苯在烘干时进入废气,本装臵的甲苯回收率在99%以上,则每年回收的甲苯总量为:360×0.9×0.99=320.8t/a。甲苯价格按6000元/t(2004年12月价格)计算,回收带来的经济效益:  320.8t/a×6000元/t=192.48万元/a 
 
7.3运行费用  运行费用主要包括水、电费、蒸汽消耗费、人工费及设备折旧费,各项费用计算如下:
        1、水费  循环水按每月更换一次计算,每天补充水量8m3,则水费为 (161.8m3×12+8m3/d×300d)×1.50元/t=0.65万元/a;
        2、电费  40kW×24h×300d×0.80元/kWh×0.75=17.28万元/a;
        3、蒸汽消耗费  蒸汽消耗150kg/h×24h×300×120元/t=13.0万元/a
        4、人工费  人工工资15000元/年计,共计6.00万元/年; 5、活性炭消耗费(使用寿命以半年计)  年消耗费用为9.24万元/a; 6、设备折旧费  主要设备使用寿命以10年计,年折旧费约10万元/a; 7、维修费  以设备费的3%计,约3万元/a; 以上各项费用合计为59.17万元/a。  扣除成本,每年可带来的经济效益为133.31万元/a,投资回收期0.75年。